Село Пересветово Повельского стана Дмитровского уезда впервые упоминается в 1563 году, когда владелец трети села Иван Долгий продал свою долю Троице-Сергиеву монастырю. В 1573 году другая треть продана тому же монастырю М.И. Пересветовым. Свое название село получило, вероятно, от фамилии предков Михаила Ивановича, очень известной в Дмитровском княжестве, например, известно, что в XVI веке Василий Иванович Пересветов был послом князя Юрия Ивановича к митрополиту Даниилу. Из писцовых книг известно, что в 1627 году «в селе церковь Николы Чудотворца деревянная клецкая, в ней местные образы, и ризы, и книги, и колокола…». В 1820 году было начато строительство кирпичной церкви в честь иконы «Всех Скорбящих Радость». В это время владельцем села был князь Михаил Александрович Голицын. На его средства и был выстроен каменный храм.
В 1863 году на московском заводе купца А.Д. Самгина для храма был отлит колокол весом в 316 пудов 28 фунтов (более 5 тонн) и в марте того же года поднят на колокольню.В 1863 г. по проекту, одобренному архитектором М.Д.Быковским, в основном четверике сделан новый иконостас и расписан купол. В 1870-х гг. неоднократно возобновлялась штукатурка внутри и снаружи здания. В 1880г. устроено духовое отопление.
В 1881г. в трапезной поставлены два новых иконостаса, помыта и частично возобновлена живопись. В 1882г. на средства крестьянина села Пересветово Петра Ивановича Виноградова храм был поновлен снаружи и внутри, сделан новый резаный из цельного дерева иконостас по рисунку Соколова, который был «художественен в высокой степени, оригинален по форме и изящен по отделке» (по публикациям «Московских церковных новостей»). На пожертвования местных крестьян Е.Иванова и В.И.Молчанова стены холодной церкви вновь украшены живописью и орнаментами художником А.В.Никитиным, писавшим по эскизам «с лучших образцов современной живописи».
В 1888 году 28 августа состоялось торжественное освящение поновленного храма. До этого времени церковь, выстроенная еще в 1825 году, сильно обветшала. При храме была церковноприходская школа, где обучалось 65 деревенских детей. В 1889 году по проекту епархиального архитектора С.В.Крыгина была надстроена колокольня. Памятник является интересным образцом стиля ампир, связанный с произведениями более раннего этапа русского классицизма. Особенно ярко и своеобразно планово и объёмно-пространственное решение интерьера, где в систему интерьера введены боковые экседры.
В 1937 году храм был закрыт. Сначала использовался для нужд сельского хозяйства как хранилище, в послевоенное время здание подверглось большим разрушениям, разобраны трапезная, апсида, северная и южная стены четверика храма.
В 2002 году здание церкви иконы Божией Матери «Всех Скорбящих Радость» было передано в пользование общине верующих для использования по первоначальному назначению. В 2004 году настоятелем назначен иерей Сергий Бернацкий. В 2005 году отслужена первая литургия. В 2017 г. настоятелем храма назначен протоиерей Максим Брусов. К настоящему времени восстановлены апсидная часть и стены четверика, при финансовой поддержке приходов Балашихинского благочиния в 2019 г. восстановлены трапезная часть храма и колокольня, проведено газовое отопление, проводятся регулярные богослужения.
Добраться до храма можно с Савеловского вокзала до платформы «Каналстрой» далее пешком 4 км или на автобусе № 45 «Шпилево-Прудцы» из Дмитрова.